王军
江苏阚山发电有限公司 江苏 徐州 221000
1.前言
江苏阚山发电有限公司A、B斗轮机，原配置Modicon140系列PLC为两套MB+分步式控制系统，采用CONCEPT下984逻辑编程。该控制系统已停产，备品采购困难，软硬件使用问题较多，格雷码编码器调试繁琐，煤流量无法实现闭环均衡控制对机械执行机构冲击大，网络配置与当前主流的以太网配置相比性能差。上位IPC610研华工控机在windowsXP平台下IFIX3.5组态软件开发使用的人机界面已大大落后于现有软硬件系统，运行不稳定经常出现死机或重启现象，严重影响运行人员对系统的正常监控，设备保运工作量大。为进一步提高设备工作效率，降低设备维护费用，经过长期研究方案比对优化，阚山发电有限公司最终选定采用win1064位操作系统西门子博途V15.1中文版编程软件，选用西门子S7-1500系列PLC及12寸KTP1200BasicPN触摸屏,采用PROFINET分步式控制将原斗轮机程序升级到最新系统，增加调试画面、运行条件画面及煤流均衡控制功能。
2.控制系统升级改造
2.1系统原理
本西门子系统PROFINET网络与交换机采用星型连接。控制室主站采用1块CPU（CPU1511-1PN）、3块32点开关量漏型输入（DI32x24VDCBA）、2块32点开关量输出（DQ32x24VDC/0.5ABA）、1块4进2出模拟量（AI/AQ4xU/I/RTD/TC/2xU/IST），司机室从站采用1块PROFINET远程IO设备接口模块（IM155-5PNBA）、3块32点开关量漏型输入（DI32x24VDCBA）、2块16点开关量源型输入（DI16x24VDCSRCBA）、1块4进2出模拟量（AI/AQ4xU/I/RTD/TC/2xU/IST）。
2.2工艺要求及逻辑实现
鉴于此系统为改造项目，需要尽量减少线路变动及不改变司机操作习惯，故原系统安全限位保护，事件报警触发，单动、联动、半自动、左右回转、上下仰俯、大车前进、斗轮运行、悬臂皮带机运行、动力及控制电缆卷筒运行等堆取料逻辑功能保持不变。输入、输出模块点数、数量、位置、连续编号地址名称与原Modicon140PLC配置保持一致。司机手柄及操作台按钮操作与改造前保持一致，没有改变。触摸屏所有画面（包括所有单动画面）除报警画面外与原工控机画面保持一致（包括位置不变），增加调试画面、运行条件画面1、运行条件画面2。
2.3系统特色及亮点
该系统以西门子12寸触摸屏和S7-1500PROFINETI/OPLC为核心，主要特点如下：
2.3.1PROFINET远程I/O站实时响应（小于10ms），触摸屏界面非常友好。
2.3.2PLC远程I/O站断线和所有PLC模块故障诊断触屏自动弹出报警窗口。
2.3.3触摸屏调试画面编码器开放的地址用于回转、仰俯绝对值编码器及大车行走增量值编码器限位视值、对应角度或测量距离和编码器齿轮反向运行间隙补偿数据输入，既提高了位置精度又使得调试非常方便。
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图1编码器PLC逻辑功能
2.3.4触摸屏调试画面煤流开放的地址用于劣质煤和优质煤煤流量上下限及连续超限时间设定。经论证现场煤堆实际工况随机性太强（如煤堆塌方、各煤堆物理位置高度不一致造成斗轮铲煤深度及重量不同等）取煤回转机构不宜采用开环1/cosφ调速。最终决定分2档分别用于劣质煤和优质煤煤流量上下限设定，通过煤流连续超限设定时间构成大闭环来连续调节取煤速度，真正达到“削峰填谷”煤流均衡模糊控制。
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图2均衡煤流功能
2.3.5增加触摸屏运行条件画面1、运行条件画面2使得左右回转、上下仰俯、大车前进、斗轮运行、悬胶运行一目了然，单动画面中所有启动按钮采用PLC输出Q点状态指示的带灯按钮便于运维监控。
2.3.6S7-1500PLCPROFINETIO控制器通讯上激活了OPCUA：服务器DA和程序中增加了MODBUSTCPSERVER,使得上位机软件很容易通过以太网读写及监控PLC变量。
3.结束语
实践证明增加HMI调试画面及PLC参数设定逻辑功能使得编码器调试极其简单，煤流实现闭环均衡控制，网络通信数据流畅，设备运行安全稳定可靠，降低了故障率，减少了运维人员的工作量，极大地提高了江苏阚山发电有限公司的生产效率及经济效益。